專利名稱：半橋/全橋逆變驅(qū)動厚膜電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電能轉(zhuǎn)換電路，尤其是直流功率輸入變換為交流功率輸出的逆變驅(qū)動電路。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的逆變驅(qū)動電路大多數(shù)是采用自激振蕩電路，產(chǎn)生交變信號后再放大的方式，例如，日光燈電子鎮(zhèn)流器和開關(guān)電源中的逆變電路。這一類電路一般包括開關(guān)晶體管，它主要有兩個不足之處(1)電路中開關(guān)晶體管的驅(qū)動信號存在死區(qū)很小且離散性較大的缺陷，容易造成開關(guān)管共態(tài)損壞。
(2)電路中的元件較多且需要參數(shù)匹配、安裝調(diào)試?yán)щy，可靠性較差。另外，現(xiàn)有的少數(shù)高檔電子鎮(zhèn)流器及開關(guān)電源中，采用進(jìn)口的專用逆變驅(qū)動芯片，如美國IR公司生產(chǎn)的IR2153芯片等，性能指標(biāo)好，死區(qū)標(biāo)準(zhǔn)值為1.2μs。但由于價格偏高，在作為發(fā)展中的我國較難推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種可靠性好，成本低，具有穩(wěn)定驅(qū)動死區(qū)1.2μs的半橋/全橋逆變驅(qū)動電路。
本實用新型包括功率驅(qū)動電路和半橋/全橋逆變功率輸出電路，其特點在于還包括產(chǎn)生脈沖信號的多諧振蕩及變頻電路；驅(qū)動信號死區(qū)發(fā)生電路；受保護信號控制的自鎖保護電路；其中，自鎖保護電路的輸出控制多諧振蕩及變頻電路；死區(qū)發(fā)生電路控制功率的驅(qū)動電路；逆變功率輸出電路受驅(qū)動電路控制。
上述電路構(gòu)成的半橋/全橋逆變驅(qū)動電路，能可靠地解決開關(guān)管共態(tài)現(xiàn)象，將振蕩及變頻電路、驅(qū)動信號死區(qū)發(fā)生電路、自鎖保護電路和功率驅(qū)動電路制成厚膜塊，只引出幾個聯(lián)接腳，從而提高可靠性，加快了安裝調(diào)試的速度，為降低成本作出了貢獻(xiàn)。
以下結(jié)合附圖，對本實用新型作進(jìn)一步說明。


圖1所示，是本實用新型的電路原理圖。
圖2所示是圖1中各點A～G的電壓波形圖。
具體實施方式
在圖1中，由電阻R1、R2、R3、R4，二極管D1、D2、D3、D4和集成施密特觸發(fā)器IC1、IC2構(gòu)成自鎖保護電路。其中，電阻R3與R4串聯(lián)后，電阻R4的另一端接地，電阻R3的另一端與二極管D1的陽極、二極管D3的陰極、施密特觸發(fā)器IC1的輸入端相連，觸發(fā)器IC1的輸入端也是保護信號Vi的輸入端。觸發(fā)器IC1的輸出端與電阻R1、R2的一端和二極管D2的陽極相連，電阻R1的另一端與二極管D1的陰極相連，電阻R2的另一端與觸發(fā)器IC2的輸入端、二極管D2的陰極、電容C1的一端相連，電容C1的另一端與電源正極+ED相連，觸發(fā)器IC2的輸出端與二極管D3、D4的陽極相連，二極管D4的陰極與下級多諧振蕩器的輸入端相連。
由電阻R5、R6、R7、.R8，二極管D5，電容C2、C3、C4，穩(wěn)壓二極管DZ，三極管T1和集成施密特觸發(fā)器IC3、IC4構(gòu)成多諧振蕩及變頻電路。其中電阻R5一端接電源正極+ED，另一端與電容C4和電阻R6的一端、穩(wěn)壓二極管DZ的陰極相連，電容C4的另一端和電阻R6的另一端接地，穩(wěn)壓二極管DZ的陽極與三極管T1的基極連接；三極管T1的發(fā)射極接地，集電極與電容C2、C3的一端相連；電容C3的另一端與地相連，電容C2的另一端與二極管D4、D5的陰極、電阻R8的一端和施密特觸發(fā)器IC3的輸入端相連；觸發(fā)器IC3的輸出端與電阻R8的另一端、電阻R7的一端、觸發(fā)器IC4的輸入端相連，電阻R7的另一端與二極管D5的陽極相連。觸發(fā)器IC4的輸出端與死區(qū)發(fā)生電路的輸入端相連接。
由電阻R9、R10，二極管D6、D7，電容C5、C6和集成施密特觸發(fā)器IC5、IC6構(gòu)成死區(qū)發(fā)生電路。多諧振蕩電路觸發(fā)器IC4的輸出端與二極管D6的陰極和二極管D7的陽極，以及電阻R9、R10的一端連接。二極管D6的陽極與電阻R9的另一端和電容C5一端、觸發(fā)器IC5的輸入端相連接，電容C5的另一端接地，二極管D7的陰極與電阻R10的另一端和電容C6、觸發(fā)器(或反相器)IC6的輸入端相連接，電容C6的另一端接電源正極+ED。兩觸發(fā)器IC5和IC6的輸出端分別與功率驅(qū)動電路的兩個輸入端連接。
由三極管T2、T3、T4、T5以互補推挽形式和脈沖變壓器MB、電容C7、電阻R11、R12、R13、R14構(gòu)成功率驅(qū)動電路。
由開關(guān)管T6、T7構(gòu)成半橋/全橋逆變功率輸出電路。該開關(guān)管T6和T7為場效應(yīng)管，開關(guān)管T6的源極與開關(guān)T7的漏極和變壓器MB的次級同名端連接，并接負(fù)荷L；開關(guān)管T6的漏極接主電路電源DC、柵極通過電阻R11接變壓器MB的次級一端。開關(guān)管T7的源極接地，柵極通過電阻R13接推挽三極管T4和T5的發(fā)射極交接輸出點。包括開關(guān)管T6、T7和負(fù)載L構(gòu)成的電路叫主電路。
在圖1中的集成施密特觸發(fā)器IC1～I(xiàn)C6集中設(shè)在一集成電路塊上，如型號為CD40106的集成電路上就集成有多個觸發(fā)器，當(dāng)然也可采用其它型號的集成塊。圖中觸發(fā)器IC1～I(xiàn)C6輸入和輸出端的數(shù)碼分別是集成電路CD40106上的對應(yīng)引出腳號。在圖中，還設(shè)置了A、B、C、D、E、F、G七個測試點，用于測試各點的電壓信號的波形。
圖2所示，是圖1中七個測試A～G的電壓信號波形圖，由圖中可知，從振蕩變頻電路的輸出端B到功率驅(qū)動電路的輸出點G和E，得到了互補的具有驅(qū)動死區(qū)為1.2μs的開關(guān)管驅(qū)動脈沖信號VC和VE。
將上述的自鎖保護電路、振蕩及變頻電路、死區(qū)發(fā)生電路和功率驅(qū)動電路設(shè)置在一小塊電路板上制成厚膜電路塊，只引出保護信號Vi輸入腳、電源+ED和接地腳、驅(qū)動開關(guān)管T6柵極的腳G、接負(fù)載的腳L、腳驅(qū)動開關(guān)管T7柵極的腳E共六個腳。性能穩(wěn)定、安裝方便、體積小和價格廉，適用于日光燈電子鎮(zhèn)流器和開關(guān)電源等應(yīng)用逆變電路的產(chǎn)品及器件。
本半橋/全橋逆變驅(qū)動電路的工作原理為接電啟動時，振蕩電路的電源+ED通過電阻R5向電容C4充電，經(jīng)延時，當(dāng)達(dá)到穩(wěn)壓二極管DZ的閥值電壓時，三極管T1導(dǎo)通，電容C3被短接，此時多諧振蕩器輸出信號的頻率僅由電容C2決定，頻率隨之下降。從而實現(xiàn)了啟動時輸出頻率高(可以作軟起動)，延時后轉(zhuǎn)到正常工作頻率的目的。
當(dāng)施密特觸發(fā)器IC3的輸入端為低電平時，輸出為高電平并通過電阻R8、R7及二極管D5向電容C2、C3充電，隨著充電過程的進(jìn)行，輸入端電壓上升，當(dāng)輸入端電壓上升到上限閥值電壓VT+時，觸發(fā)器IC3輸出翻轉(zhuǎn)為低電平，電容C2、C3通過電阻R8放電，隨著放電過程的進(jìn)行，輸入端電壓又逐漸下降，當(dāng)下降到下限閥值電壓VT-時，施密特觸發(fā)器IC3又翻轉(zhuǎn)輸出高電平。如此周而復(fù)始，電路不停的振蕩，在輸出端所得到的就是矩形的脈沖波，見圖2中VB的波形。其中二極管D5和電阻R7串聯(lián)回路的作用是修正脈沖波使之占空比相等。通過調(diào)節(jié)電阻R7、R8或電容C2、C3值的大小，即可改變振蕩周期。
多諧振蕩波形經(jīng)觸發(fā)器IC4整形后，輸入到死區(qū)發(fā)生電路。當(dāng)其輸出端測試點B的電壓VB為高電平時，通過電阻R9向電容C5充電，經(jīng)延時1.2μs，當(dāng)測試點C的電壓VC上升至閥值電壓VT+時，觸發(fā)器IC5輸出端由高電平變?yōu)榈碗娖?。?dāng)測試點B的電壓VB為低電平時，電容C5上的電能通過二極管D6快速放電到0V，使觸發(fā)器IC5輸出又翻轉(zhuǎn)到高電平。此時觸發(fā)器IC5的輸出波形低電平比點B的窄了1.2μs，高電平比點B的寬了1.2μs。當(dāng)點B的電壓為高電平時，電容C6兩端電壓為0V，觸發(fā)器IC6的輸入端為高電平，輸出端為低電平。當(dāng)點B為低電平時，電源+ED通過電阻R10向電容C6充電，經(jīng)延時1.2μs，點D的電位下降至閥值電壓VT-時，觸發(fā)器IC6的輸出端為高電平。只是觸發(fā)器IC6的輸出波形低電平比點B的寬了1.2μs。高電平比點B的窄了1.2μs。各點電壓波形，如圖2所示。為了能夠正確驅(qū)動半橋/全橋開關(guān)管T6和T7，觸發(fā)器IC5輸出的波形需經(jīng)脈沖變壓器MB倒相，這樣在點G和點E，即在開關(guān)管的柵極上獲得了互補的具有驅(qū)動死區(qū)為1.2μs的開關(guān)管驅(qū)動脈沖信號。
當(dāng)受控的主電路工作正常時保護信號Vi＜VT+，VT+為觸發(fā)器IC1的閥值電壓，施密特觸發(fā)器IC1輸出為高電平，則觸發(fā)器IC2輸出為低電平。電容C1的兩端電壓為0V。當(dāng)主電路出現(xiàn)異常狀態(tài)時，保護信號Vi的電壓將上升，當(dāng)達(dá)到閥值VT+時觸發(fā)器IC1翻轉(zhuǎn)，輸出由高電平變?yōu)榈碗娖?，這時電源+ED通過電阻R2向電容C1充電，經(jīng)延時，當(dāng)觸發(fā)器IC2的輸入端電平下降到閥值電壓VT-時，觸發(fā)器IC2的輸出由低電平翻轉(zhuǎn)到高電平，此時通過二極管D3反饋到觸發(fā)器IC1輸入端維持高電平，起到自鎖保護作用。只有當(dāng)斷電，才能解除自鎖。此時，觸發(fā)器IC2輸出端的高電平通過二極管D4將A點電位鉗位在高電平上，多諧振蕩器停止振蕩，無脈沖波形輸出。從而達(dá)到保護自鎖的目的。當(dāng)二作環(huán)境溫度高出上限值時，熱敏電阻R4的阻值上升，使Vi值上升達(dá)到閥值VT+時，同理可以自鎖保護，從而實現(xiàn)過熱保護功能。
圖1中的六個施密特觸發(fā)器(反相)IC1～I(xiàn)C6，采用了集成芯片CD40106，成為構(gòu)成多諧振蕩電路、死區(qū)發(fā)生電路、保護自鎖電路的主要電路，當(dāng)然還可以采用TTL系列的六施密特觸發(fā)器(反相)集成芯片74LS19，以及其它系列門電路如CD4069反相器等，不管采用何種芯片，只要是采用了本電路結(jié)構(gòu)的，均為本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種半橋/全橋逆變驅(qū)動厚膜電路，包括振蕩及變頻電路、自鎖保護電路、功率驅(qū)動電路和半橋/全橋逆變功率輸出電路，其中，自鎖保護電路的輸出控制多諧振蕩及變頻電路；逆變功率輸出電路受驅(qū)動電路控制，其特點在于還包括設(shè)置在所述振蕩及變頻電路輸出與功率驅(qū)動電路輸入之間的驅(qū)動信號死區(qū)發(fā)生電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半橋/全橋逆變驅(qū)動厚膜電路，其特征在于驅(qū)動信號死區(qū)發(fā)生電路由兩個施密特觸發(fā)器(IC5和IC6)、兩個二極管(D6和D7)及兩個電容(C5和C6)和兩個電阻(R9、R10)組成；其中，一個二極管(D6)的負(fù)極和另一二極管(D7)的正極接振蕩及變頻電路的輸出端，一電阻(R9)與二極管(D6)并聯(lián)，另一電阻(R10)與二極管(D7)并聯(lián)。二極管(D6)的正極接一電容(C5)一端和一觸發(fā)器(IC5)的輸入端；電容(C5)的另一端接地。二極管(D7)的負(fù)極接另一電容(C6)一端和另一觸發(fā)器(IC6)的輸入端，電容(C6)的另一端還接電源的正極；兩個觸發(fā)器(IC5和IC6)的輸出分別與功率驅(qū)動電路的兩個輸入端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半橋/全橋逆變驅(qū)動厚膜電路，其特征在于所述的自鎖保護電路由兩個施密特觸發(fā)器(IC1、IC2)、四個二極管(D1、D2、D3、D4)和電阻(R1、R2和R3、R4)以及電容(C1)組成；其中，第一觸發(fā)器(IC1)的輸出端通過電阻(R2)接第二觸發(fā)器(IC2)的輸入端，二極管(D2)與電阻(R2)并聯(lián)，第二觸發(fā)器(IC2)的輸入端與電源正極之間接有電容(C1)，觸發(fā)器(IC2)的輸出端通過二極管(D3)與觸發(fā)器(IC1)的輸入端相連；觸發(fā)器(IC2)的輸出端還通過二極管(D4)與多諧振蕩器的輸入端連接；第一觸發(fā)器(IC1)的輸入端接有熱敏電阻(R4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的半橋/全橋逆變驅(qū)動厚膜電路，其特征在于在厚膜電路中的各觸發(fā)器(IC5～I(xiàn)C6)還可用其它系列的門電路或反相器來代替。
專利摘要本實用新型公開了一種半橋/全橋逆變驅(qū)動厚膜電路，它包括功率驅(qū)動電路和半橋/全橋逆變功率輸出電路，其特點在于還包括產(chǎn)生脈沖信號的多諧振蕩及變頻電路；驅(qū)動信號死區(qū)發(fā)生電路；受保護信號控制的自鎖保護電路，其中，自鎖保護電路的輸出控制多諧振蕩及變頻電路；死區(qū)發(fā)生電路控制功率的驅(qū)動電路。將自鎖保護電路、振蕩及變頻電路、死區(qū)發(fā)生電路和功能驅(qū)動電路設(shè)置在一小塊電路板上制成厚膜電路塊，只引出保護信號輸入腳、電源輸入和接地腳、兩驅(qū)動開關(guān)管柵極的腳和接負(fù)載的腳共六個腳。該電路能可靠地解決開關(guān)管的共態(tài)現(xiàn)象和安裝高度困難的問題，性能穩(wěn)定，安裝方便，體積小和價格廉，適用于日光燈電子鎮(zhèn)流器和開關(guān)電源等應(yīng)用逆變電路的產(chǎn)品及器件。
文檔編號H02M7/537GK2622926SQ0324131
公開日2004年6月30日 申請日期2003年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月15日
發(fā)明者駱武寧 申請人:南寧微控高技術(shù)有限責(zé)任公司, 南寧歐頂電氣有限責(zé)任公司